Vi præsenterer protokoller til generering af akutte og kroniske eksperimentelle modeller af tic udtryk i frit at opføre rotter. Modellerne er baseret på striatal kanyle implantation og efterfølgende GABAA antagonist ansøgning. Den akutte model bruger forbigående injektioner, mens den kroniske model udnytter langvarige infusioner via en subkutan implanteret mini-osmotisk pumpe.
Motoriske tics er pludselige, hurtige, tilbagevendende bevægelser, der er de vigtigste symptomer på Tourettes syndrom og andre tic lidelser. Patofysiologien af tic generation er forbundet med unormal hæmning af basal ganglier, især dens primære inputstruktur, striatum. I dyremodeller af både gnavere og ikke-menneskelige primater fremkalder lokal anvendelse af GABA A-antagonister, såsom bikukullin og picrotoxin, i striatummotordelene lokal disinhibition, hvilket resulterer i ekspression af motorik.
Her præsenterer vi akutte og kroniske modeller af motorik hos rotter. I den akutte model fremkalder bikukuliske mikroinjections gennem en kanyle implanteret i dorsal striatum udtrykket af tics, der varer i korte perioder på op til en time. Den kroniske model er et alternativ, der gør det muligt at udvide tic udtryk til perioder på flere dage eller endda uger, udnytte kontinuerlig infusion af bicuculline via en sub-kutan mini-osmotisk pumpe.
Modellerne gør det muligt at studere de adfærdsmæssige og neurale mekanismer i tic generation i hele cortico-basal ganglier vej. Modellerne understøtter implantation af yderligere registrerings- og stimuleringsanordninger ud over injektionskanylerne, hvilket giver mulighed for en bred vifte af anvendelser såsom elektrisk og optisk stimulation og elektrofysiologiske optagelser. Hver metode har forskellige fordele og mangler: den akutte model gør det muligt at sammenligne bevægelsens kinemiske egenskaber og de tilsvarende elektrofysiologiske ændringer før, under og efter tic udtryk og virkningerne af kortsigtede modulatorer på tic udtryk. Denne akutte model er enkel at etablere; Den er dog begrænset til en kort periode. Den kroniske model, mens mere kompleks, gør det muligt at studere tic dynamik og adfærdsmæssige virkninger på tic udtryk over længere perioder. Således driver typen af empirisk forespørgsel valget mellem disse to komplementære modeller af tic-udtryk.
Tics er det definerende symptom på Tourettes syndrom (TS) og andre tic lidelser. Tics beskrives som pludselige, hurtige, tilbagevendende bevægelser (motoriske tics), eller vokaliseringer (vokal tics)1. Tic udtryk typisk svinger i sin tidsmæssige (frekvens)2 og rumlige (intensitet, kropsplacering)3 egenskaber over flere tidsskalaer (timer, dage, måneder og år). Disse ændringer påvirkes af forskellige faktorer, såsom miljømæssige funktioner4,5, adfærdsmæssigetilstande 6,7og frivillig og midlertidig undertrykkelse8.
Selv om den neuronale mekanisme, der styrer motorik, stadig ikke er fuldt forstået, har et stigende antal teoretiske og eksperimentelle undersøgelser givet nye beviser for dens art9. I øjeblikket er patofysiologi af tic generation menes at inddrage cortico-basal ganglier (CBG) loop, og specifikt er forbundet med unormal hæmning af striatum, den primære basal ganglier input kerne10,11,12. Tidligere undersøgelser af gnavere og primater har vist , at striatum kan disinhibited ved lokal anvendelse af forskellige GABAA antagonister, såsom bicuculline og picrotoxin13,14,15,16,17,18. Denne farmakologiske intervention fører til forbigående motorisk udtryk i kontralateral side til injektionen, hvilket etablerer en robust akut model af tic lidelser med ansigt og konstruere gyldighed. Den akutte model er enkel at fremkalde og gør det muligt at studere virkningerne af kortsigtet graduering såsom elektrisk og optisk stimulation samtidig med elektrofysiologiske og kinemiske optagelser før, under og efter tic udtryk. Den akutte model er dog begrænset til den korte periode efter injektionen. Baseret på den akutte model foreslog vi for nylig en kronisk model af tic generation hos rotter, der bruger en langvarig, fast infusion af bicuculline til striatum via en subkutan-implanteret mini-osmotisk pumpe19. Denne model udvider perioden for tic-udtrykket til flere dage/uger. Den konstante frigivelse af bicuculline over en længere periode giver mulighed for undersøgelse af virkningerne af en række faktorer såsom farmakologiske behandlinger og adfærdsmæssige tilstande på tic udtryk.
Her præsenterer vi protokoller til generering af de akutte og kroniske modeller af tic udtryk hos rotter. Som en funktion af det specifikke forskningsspørgsmål muliggør protokollerne finjustering af parametrene, herunder ensidig versus bilateral implantation, tics sted (i henhold til striatums somatotopiske organisation)18 og implantatkanylens vinkel (afhængigt af placeringen af yderligere implanterede enheder). Den metode, der anvendes i den kroniske model er delvist baseret på kommercielle produkter, men med kritiske justeringer, der passer til tic model. Denne artikel beskriver de justeringer, der er nødvendige for at skræddersy disse tic-modeller.
I dette manuskript detaljerede vi protokollerne for de akutte og kroniske modeller til tic induktion i en frit barberet rotte. Disse protokoller beskriver forberedelsen af alle komponenter, operationen og den eksperimentelle proces, der kan tilpasses tilpasningen for at imødekomme specifikke forskningsbehov. Det primære princip, der ligger til grund for disse modeller, er den direkte lokale anvendelse af bikuculline til striatumens motorområder, som er kendt for at spille en central rolle i patofysiologien af tic lide…
The authors have nothing to disclose.
Denne undersøgelse blev delvist støttet af et tilskud fra Israel Science Foundation (ISF) (297/18). Forfatterne takker M. Bronfeld for at etablere den akutte gnavermodel og M. Israelashvili for hendes kommentarer.
Anchor screws | Micro Fasteners | SMPPS0002 | #0 x 1/8 – Pan Head Sheet Metal Screws |
Bicuculline methiodide | Sigma Aldrich | 14343 | |
Cyanoacrylate (CA) accelerator | Zap | PT29 | |
Cyanoacrylate (CA) glue | BSI | IC-2000 | This glue was found to be stronger than others |
Dental cement | Coltene | H00322 | Hygenic Perm Repair Material Reline Resin Self Cure |
Glue gel | Loctite | Ultra Gel Control | |
Hemostat | WPI | 501242 | Any hemostat sized approximately 14 cm would be sufficient |
Hypo-tube, extra-thin wall 25G | Component supply company | HTX-25X | |
Hypo-tube, regular wall 22G | Component supply company | HTX-22R | |
Hypo-tube, regular wall 30G | Component supply company | HTX-30R | |
Infusion pump machine | New Era Pump Systems | NE-1000 | |
Mini-osmotic pump | ALZET | 2001 | 1.0µl per hour, 7 days |
PE compatible adhesive | CEYS | Special difficult plastics (suitable for PE) | |
PE-10 Catheter Tubing | ALZET | PE-10 | ID = 0.28mm, OD = 0.61mm |
Precision glass microsyringe, 10µl | Hamilton | 80065 | 1701 RNR 10µl syr (22s/51/3) |
Tissue adhesive | 3M | 1469Sb | Vetbond |
Tubing-adapter | CMA | 3409500 | |
Tygon micro bore tubing, 0.02 inch ID * 0.06 OD | Component supply company | TND80-020 | |
Wire 0.005-inch | Component supply company | GWX-0050 | |
Wire 0.013-inch | Component supply company | GWX-0130 |